生物行移动版

主页 > 神经科学 > 科研资讯

相邻神经元同步放电机制揭示大脑稳定处理信息的原理

日本科学技术振兴机构与京都大学的研究团队曾通过猕猴实验首次发现,大脑前额叶皮质中的相邻神经元能够以毫秒级的精度同步放电,从而保障信息处理的稳定性。这一发现为理解神经编码的冗余机制奠定了基础。

单个神经元的活动具有高度可变性,哪怕施加相同的刺激,其放电模式也不尽相同,且神经元本身会死亡或受损。然而,大脑却能稳定地处理信息。研究团队将记录电极植入猕猴前额叶皮质,发现每0.1毫米间距内平均有6到7个神经元,其中约80%的相邻神经元能以0.001至0.005秒的误差同步放电,产生相同的信号模式。这种同步性被称为“神经元集群同步”。

后续研究进一步揭示,这种同步放电机制是一种冗余编码策略:多个神经元共同编码同一信息,相互补充,从而降低单个神经元不稳定性造成的噪声,提高信噪比。近年来,神经科学界利用光遗传学、钙成像和高级计算模型发现,同步放电不仅存在于前额叶皮质,也广泛分布于感觉皮层和海马区,与工作记忆、感知觉整合及认知灵活性密切相关。

这一机制也为类脑计算(神经形态计算)提供了重要灵感——模拟大脑的分布式同步处理模式,有望构建更稳定、高效的智能芯片。尽管该原始研究已有近二十年历史,但其核心思想至今仍是计算神经科学的重要基石。

参考文献:日本科学技术振兴机构新闻公报(2006年10月)

(责任编辑:泉水)